Як зробити тепловий насос своїми руками з холодильника

Людям, які переїжджають жити за місто, доводиться вирішувати питання з обігрівом свого будинку. Газопровід є не скрізь, а встановлювати електричне опалення дуже дорого. Крім того, в дачних зйомках часто бувають проблеми і перебої з електрикою. Установка теплонасоса може стати виходом з цієї ситуації. Промисловість виробляє обладнання різного типу, на додачу, можна виготовити тепловий насос своїми руками.


Пристрій і принцип роботи

Для складання діючої моделі теплового насоса не обійтися без знання теорії, а точніше, принципу дії цього пристрою. Хотілося б спочатку відзначити, що твердження про ККД в 300, 500 і 1000% - це міф або просто маркетинговий хід, розрахований на незнання рядовим користувачем законів фізики. Так от, тепловий насос - це пристрій, що бере теплову енергію в одному місці і переміщує її в інше з певним ККД, що не перевищує 100%. На відміну від котелень установок, він самостійно тепло не виробляє.

Прикладом можуть служити домашні холодильники і кондиціонери, чия конструкція заснована на так званому циклі Карно, його ж використовує принцип роботи теплового насоса для опалення або ГВП. Суть цього циклу полягає в русі речовини (робочого тіла) за замкнутою системою і міняє свій агрегатний стан з рідкої на газоподібний і навпаки. У момент переходу виділяється або поглинається величезна кількість енергії.

Щоб пояснити доступнішою мовою, перелічимо основні елементи, які включає в себе пристрій теплового насоса:

  • компресор;
  • теплообмінник, де робоче тіло переходить у газоподібний стан (випарник);
  • теплообмінник, в якому робоче тіло конденсується (конденсатор);
  • розширювальний (редукційний) клапан;
  • засоби управління та автоматики;
  • магістралі з мідних трубок.

В якості робочого тіла виступає речовина, що закипає при низьких температурах - фреон. Циркулюючи трубкою у вигляді рідини, насамперед він потрапляє в випарник. Після взаємодії з теплоносієм від зовнішнього джерела (повітря, вода, ґрунт) робоче тіло випаровується і продовжує свій рух у вигляді газу. На цій ділянці тиск у системі - низький. Весь ланцюжок циклу відображає принципова схема теплового насоса:

Пройшовши компресор, фреон під тиском рухається до другого теплообмінника, де йому належить сконденсуватися і передати отримане тепло воді, знову прийнявши рідкий стан. Далі, робоче тіло потрапляє в розширювальний клапан, тиск знову падає і воно продовжує свій шлях до випаровування. Цикл завершено.

Заводські теплонасоси для житлового будинку здатні видавати теплоносій з температурою 55 - 60 ºС, цього достатньо для обігріву приміщень радіаторами або теплими підлогами. При цьому вся система опалення витрачає електроенергію на такі цілі:

  • харчування компресора;
  • обертання роторів циркуляційних насосів зовнішнього і внутрішнього контуру;
  • харчування засобів автоматики і контролю.

Виходить, що при споживанні 1 кВт електрики дія теплового насоса може перемістити в будинок до 5 кВт теплової енергії ззовні, звідси і небилиці про ККД 500%.

Використання старого холодильника

Пристрій теплонасоса з холодильника

Отже, щоб зібрати опалювальну систему в заміському будинку, необхідно мати тепловий насос.

Сьогодні такі агрегати коштують недешево, це пояснюється високими технічними характеристиками і копіткою роботою з їх складання. Але, при бажанні зібрати теплонасос можна своїми руками.

Спорудити простий теплонасос можна з побутового холодильника. Особливість техніки полягає в тому, що в ньому є два основних компоненти теплового насоса - конденсатор і компресор. Це дозволить значно прискорити складання теплонасоса своїми руками.

Отже, збірка насоса зі старого холодильника здійснюється наступним чином:

  1. Збірка конденсатора. Елемент виконується у вигляді зміївика. У холодильники він найчастіше встановлюється ззаду. Ця всім відома решітка і є конденсатором, за допомогою якого відбувається віддача тепла холодоагентом.
  2. Конденсатор встановлюється в ємність, яка володіє високою міцністю і здатна витримувати високі температури. Щоб у процесі монтажу не пошкодити зміївик, експерти рекомендують розрізати ємність і встановити в неї конденсатор. Після цього ємність зварюється.
  3. Далі на ємність кріпиться компресор. Виготовити агрегат в домашніх умовах практично неможливо. Тому краще взяти його зі старого холодильника. При цьому варто звернути увагу на те, щоб він був у справному стані.
  4. Як випаритель можна використовувати звичайну пластикову бочку.
  5. Після того як всі елементи системи будуть готові, вони з'єднуються між собою. Для підключення агрегату до опалювальної системи використовують пластикові труби.

Таким чином, можна спорудити тепловий насос зі старого побутового холодильника. Якщо знадобиться закачування фреона в систему, то для цього потрібно викликати майстра. Таку роботу можна виконати тільки за допомогою спеціального обладнання.

Візьміть на замітку: теплові насоси з холодильника часто використовують для обігріву невеликих приміщень і будівель побутового призначення. Це може бути гараж або невеликий сарай.

Також холодильник можна використовувати як джерело тепла. Тобто він буде грати роль радіатора опалювальної системи. Потрібно просто змонтувати два повітроводи, якими в техніку буде надходити, і відводитися повітря.

Перший канал буде запускати в морозилку повітря, а другий випускати. При цьому відбуваються фізичні процеси, які змушують конденсатор нагріватися.

Тепловий насос повітря-повітря

Теоретично будь-яке середовище, що має температуру вище абсолютного нуля (мінус 273 ºС), володіє запасом теплової енергії. А значить, її можна витягти, тим більше це неважко зробити при температурі навколишнього повітря мінус 10 - 30 ºС.

Для цієї мети служить тепловий насос повітря-повітря, що забирає тепло у зовнішнього навколишнього середовища і переміщує його всередину приватного будинку. Це найдоступніший спосіб за ціною обладнання і вартістю монтажу, він же - найменш ефективний. Чим міцніше мороз на вулиці, тим менше тепла вдається отримати. Принцип дії системи показано на малюнку:

Зовнішній блок повітряного теплового насоса зовні схожий на такий самий агрегат спліт-системи, тільки всередині у нього немає компресора. Залишається лише пластинчастий теплообмінник і вентилятор, чиїм завданням є підвищити інтенсивність процесу шляхом нагнітання через пластини великої кількості повітря.

Типи конструкцій для опалення будинку

Конструкції теплових насосів підрозділюють на кілька типів.

Грунт-вода

Насос цього виду користується найбільшим попитом. Агрегат працює на основі енергії, отриманої із землі. Теплоносієм є розсол, приготовлений з кухонної солі.

Брак такої рідини полягає в тому, що вона викликає утворення іржі на металі, тому зовнішній контур роблять з пластикових труб, оскільки вони не схильні до корозії.

Пристрій у землю встановлюють двома способами: горизонтально або вертикально. При першому варіанті земля не використовується для садівництва, тому що під час експлуатації ґрунту є небезпека поломки обладнання.

Важливо! Для встановлення горизонтальних труб буде потрібна велика площа. Якщо прибудинкова ділянка не має такої території, професіонали рекомендують зупинити вибір на вертикальному типі розташування пристрою.

Якщо агрегат встановлюється вертикально, то він не займає багато місця. Для монтажу виривається свердловина, глибиною 150 метрів. Вертикальний монтаж обладнання дозволяє вести на ділянці сільськогосподарські роботи. Передача тепла здійснюється за допомогою глибинних зондів.

Вода-вода

Прилад черпає тепло з рідин, що знаходяться глибоко під землею. У їх число входять ґрунтові або стічні води, а також водойми. Труба заповнюється теплоносієм, під'єднується до джерела тепла і закопується або просто занурюється у воду.

Повітря-вода

Застосування насоса, що працює за принципом «повітря-вода», недоцільно в областях із суворим кліматом. Тут у холодну пору року температура повітря падає нижче нуля. З цієї причини система опалення припинить свою роботу.

Фото 1. Інверторний тепловий насос «повітря-вода» моделі AVH-24V1DB, потужність 3,4-9,0 кВт, виробник - «DanHeat».

Тепловий насос «повітря-вода» професіонали радять використовувати тільки в регіонах зі сприятливим теплим кліматом. Монтаж пристрою не викликає проблем: прилад просто встановлюють на вулиці.

Тепловий насос з кондиціонера

Сучасні спліт-системи, особливо інверторного типу, успішно виконують функції того ж теплового насоса повітря - повітря. Їхня проблема в тому, що ефективність роботи падає разом із зовнішньою температурою, не рятує навіть так званий зимовий комплект.

Домашні умільці підійшли до питання інакше: зібрали саморобний тепловий насос з кондиціонера, який відбирає теплоту проточної води зі свердловини. По суті, від кондиціонера тут використовується тільки компресор, іноді - внутрішній блок, що грає роль фанкойлу.

За великим рахунком, компресор можна придбати окремо. До нього потрібно зробити теплообмінник для нагрівання води (конденсатор). Мідна трубка з товщиною стінки 1 - 1.2 мм довжиною 35 м намотується для надання форми зміївика на трубу діаметром 350 - 400 мм або балон. Після чого витки фіксуються перфорованим куточком, а потім вся конструкція поміщається в сталеву ємність з патрубками для води.

Компресор зі спліт-системи приєднується до нижнього введення в конденсатор, а до верхнього підключається регулюючий клапан. Таким же чином виготовляється випарник, для нього згодиться звичайна пластикова бочка. До речі, замість саморобних ємнісних теплообмінників можна використовувати заводські пластинчасті, але це обійдеться недешево.

Сама по собі збірка насоса не надто складна, але тут важливо вміти правильно і якісно пропоювати з'єднання мідних трубок. Також для заправки системи фреоном будуть потрібні послуги майстра, не станете ж ви спеціально купувати додаткове обладнання. Далі - етап налагодження і пуску теплового насоса, який далеко не завжди проходить вдало. Можливо, доведеться чимало повозитися, щоб досягти результату.

Як зробити тепловий насос своїми руками зі старого холодильника

Перш ніж приступити до виготовлення теплового насоса, необхідно вибрати джерело тепла і вирішити питання зі схемою роботи установки. Крім компресора знадобиться й інше обладнання, а також інструменти.

Виконання схем і креслень. Щоб встановити тепловий насос, необхідно зробити свердловину, тому що джерело енергії повинно перебувати під землею. Глибина свердловини повинна бути такою, щоб температура землі становила не менше 5 градусів. Для цієї мети також підійдуть будь-які водойми.

Конструкції теплових насосів схожі, тому незалежно від того, яким буде джерело тепла, можна використовувати практично будь-яку схему, знайдену в мережі. Якщо ви вибрали схему, вам слід виконати креслення і вказати розміри та місця з "єднання вузлів.

Оскільки розрахувати потужність установки досить важко, можна скористатися середніми значеннями. Наприклад, для житлового приміщення, що має низькі тепловтрати, буде потрібна опалювальна система з потужністю 25 Вт на кв. метр. Для будівлі, яка добре утеплена, це значення складе 45 Вт на кв. метр. Якщо біля будинку, досить високі тепловтрати, потужність установки повинна бути не менше 70 Вт на кв. метр.

Вибір потрібних деталей. Якщо компресор, знятий з холодильника, поламаний, то краще придбати новий. Не рекомендується проводити ремонт старого компресора, адже в майбутньому це може негативно вплинути на роботу теплового насоса.

Для виготовлення приладу також будуть необхідні терморегулюючий клапан і 30-сантиметрові L-подібні кронштейни.

Додатково потрібно буде придбати наступні деталі:

  • герметична тара з нержавійки обсягом 120 літрів;
  • ємність з пластику обсягом 90 літрів;
  • три труби з міді різного діаметру;
  • труби з металопластику.

Для роботи з металевими деталями знадобляться зварювальний апарат і болгарка.

Збирання вузлів і встановлення теплового насоса

В першу чергу слід встановити на стіну компресор, використовуючи кронштейни. Наступний крок - робота з конденсатором. Бак з нержавійки потрібно розділити на дві частини за допомогою болгарки. В одну з половин монтується мідний зміївік, потім ємність необхідно заварити і зробити в ній різьбові отвори.

Щоб виготовити теплообмінник, потрібно намотати на ємність з нержавійки мідну трубу і закріпити кінці витків рейками. Приєднати до висновків сантехнічні переходи.

До баку з пластику також необхідно прикріпити зміївик - він буде виконувати роль випарника. Потім закріпити його на ділянці стіни за допомогою кронштейнів.

Як тільки робота з вузлами буде закінчена, потрібно підібрати терморегулюючий клапан. Конструкцію слід зібрати і заправити систему фреоном (для цієї мети підійде марка R-22 або R-422).

Приєднання до парканного пристрою. Вид пристрою і нюанси приєднання до нього залежатимуть від схеми:

  • «Вода-земля». Слід встановити колектор нижче лінії промерзання землі. Необхідно, щоб труби знаходилися на такому ж рівні.
  • «Вода-повітря». Таку систему встановлювати легше, оскільки немає необхідності в бурінні свердловин. Колектор монтується в будь-якому місці біля будинку.
  • «Вода-вода». Колектор виготовляється з металопластикових труб, а після поміщається у водойму.

Також можна встановити для обігріву будинку комбіновану опалювальну систему. У такій системі тепловий насос працює одночасно з електричним котлом і використовується як додаткове джерело опалення.

Тепловий насос для обігріву будинку цілком можна зібрати самостійно. На відміну від покупки готової установки, це не потребує великих фінансових витрат, а результат обов'язково порадує.

Тепловий насос своїми руками

Для самостійного складання теплового насоса вибирають найбільш прості схеми з мінімальним використанням дорогих деталей. Перш ніж прийняти рішення виготовити прилад самостійно, потрібно подбати про утеплення будинку. Якщо житло буде швидко охолоджуватися, то тепловий насос не зможе його обігріти.

З холодильника

Прилад, зібраний зі старого холодильника, може служити додатковим джерелом тепла в приміщенні або обслуговувати теплу підлогу, а також обігріє невелику кімнату.

Перед початком роботи вибирають схему майбутньої конструкції і визначаються з джерелом енергії. Зазвичай його вибирають під землею або у водоймі, вирішують з приводу вертикального або горизонтального розміщення.

Після вибору схеми роблять креслення. На ньому обов'язково розраховують і позначають розміри, виходячи з індивідуальних даних житла і подвір'я.

Крім самого побутового приладу, потрібно буде придбати наступні деталі:

  • Циркуляційний насос;
  • Кронштейни L-подібної форми довжиною 30 см;
  • Бак з нержавіючої стали на сто або сто двадцять літрів;
  • Пластикову і металеву ємності на 100 літрів;
  • Металопластикові та мідні труби різного діаметру.

Основна частина холодильника, необхідна для складання насоса - компресор. Деталь повинна бути в робочому стані.

Інструменти, необхідні для складання:

  • Зварювальний апарат;
  • Болгарка;
  • Набір слюсарних інструментів.

Після підготовки матеріалів та інструментів кріплять компресор до стіни на кронштейни. Потім приступають до складання вузлів насоса:

  1. Виготовляють конденсатор. Розрізають навпіл болгаркою підготовлену металеву ємність. В одну з частин встановлюють мідний зміївик. Потім половини з'єднують за допомогою зварювального апарату. У отриманій ємності просвіривають різьбові отвори для подальшого з'єднання ланцюга приладів.
  2. Роблять теплообмінник. На бак з нержавіючої сталі накручують мідну трубу. Обидва її кінця закріплюють рейками і приєднують до них сантехнічні переходи
  3. Збирають випаритель. Встановлюють зміївік у пластикову ємність. Пластик підходить, оскільки ця деталь не перегрівається.
  4. Отриманий випаритель кріплять кронштейнами до стіни.

Після підготовки вузлів збирають установку і монтують терморегулюючий клапан. У систему закачують холодоґент і підключають до джерела енергії.

Труби системи мають нижче рівня промерзання ґрунту або у водоймі, також на відповідній глибині. Є приклади, коли господар встановлював трубопровід у каналізації. В даному випадку потрібна була серйозна система очищення. До трубопроводу підключають циркуляційний насос.

З кондиціонера

Спорудити теплонасос з кондиціонера можна трьома способами:

  1. Поміняти місцями зовнішній і внутрішній блоки. Теплоносіями можуть служити вода і повітря. Якщо вибрано воду, конденсатор встановлюють у місткість.
  2. Встановити клапан, який буде перемикатися між чотирма режимами. Це робота для фахівця зі знанням і навичками проведення таких модифікацій. В даному випадку доцільно спочатку використовувати прилад, що працює на холод і на тепло з уже встановленим перемикачем.
  3. Повністю розібрати прилад і змонтувати за стандартною схемою теплового насоса з випарителем, компресором і конденсатором.

Для самостійної переробки спліт-системи в тепловий насос краще використовувати прилад, який вже так влаштований, що працює на тепло і на холод. У деяких випадках не доводиться навіть випускати і заправляти холодоагент. Збирають установку за схемою.

Порядок роботи з переробки кондиціонера:

  1. Підбирають металевий бак. За довжиною він повинен дорівнювати довжині зовнішнього теплообмінника, за шириною - на десять сантиметрів більше. У бічні стінки врізають трубки (штуцери) для подачі і відведення води.
  2. Знімають верхній кожух приладу і зовнішній теплообмінник.
  3. Радіатор відсувають, уникаючи заломів трубочок з холодоагентом. Якщо це зробити обережно, то перезаправка фреоном не буде потрібна.
  4. Знімають зовнішню крильчатку з валу.
  5. До радіатора додають додаткові пластини. Вони можуть бути мідними і алюмінієвими. Радіатор, поміщений у водне середовище без цих пластин, швидко згорає.
  6. Не пошкоджуючи трубки з холодоагентом, опускають радіатор у раніше підготовлений бак. Герметично закривають і ущільнюють вводи контурів.
  7. До трубок для подачі і виведення води підключають циркулярний насос і перевіряють якість і герметичність системи.

Якщо не вдається через трубки з фреоном коректно помістити радіатор в бак, то їх розрізають на максимальній відстані від випарителя, а потім споюють після повторної заправки холодоагентом.

В даному варіанті переробки спліт-системи змінилося тільки середовище, в якому знаходиться радіатор. У заводській комплектації вона була повітряною, тепер рідка. Таким чином, може бути зібрана система типу вода - вода або вода - повітря.

Подачу води налаштовують від свердловини. Для цього з'єднують штуцери бака з трубопроводом.

Між свердловинами прокопують неглибоку траншею для розміщення труб контуру. Сам трубопровід роблять з поліетиленових труб. У кожну свердловину опускають не менше двох петель з труб. Трубопровід фіксують бетоном і утеплюють грунтом. Перш ніж залити бетоном і засипати, перевіряють герметичність сполук. Для цього систему підключають до насосу, після набору води насос зупиняють і залишають на кілька годин. Якщо протікання немає, роботи завершуються.

Всі трубки виводять до загальної магістралі, що закінчується колектором. Для герметичних сполук використовують фітинги.

Відео: як зробити тепловий насос

Отже, трохи технічних знань і застосування їх на практиці дозволяють впровадити проекти у використання і зробити опалення будинку дешевшим у два і більше разів. Крім того, описані схеми підходять для утеплення садових доріжок та опалення господарських будівель. Установки невеликої потужності можуть служити додатковим джерелом тепла.

Контролер для теплового насоса та інші елементи системи вода-вода